直流稳压电源课程设计报告.doc

课程设计报告题 目：直流稳压电源课程设计院 系：生物医学工程学院 专 业：生物医学工程 组员姓名：2011-8直流稳压电源课程设计报告 一、 设计任务及要求1 设计任务 设计一直流稳压电源，满足：（1） 当输入电压在220v交流时，输出三路直流电压分别为+15v，-15v，+5v;（2） 输出的三路电流分别为0.2a,0.2a,1a;（3） 输出纹波电压不大于2，稳压系数=0.02;2 要求通过设计学会；（1） 如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2） 合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3） 短路保护实现方法（4） 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法（5） 撰写设计报告3 设计注意：（1） 电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计；完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图；1 绪言 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。2设计思路以及方案直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。如图1所示：1电源变压器：将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。2整流电路：将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3，它包含直流成份和许多谐波分量。3滤波电路：滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。4稳压电路：它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。图1 直流稳压电源 方案一：其稳压电路使用的是lm317与lm337三端稳压芯片构成稳压电路的核心。优点可以用过电位器任意调节输出的电压，而本命题是要求输出固定的三路电压。调节电位器麻烦，如图二、三所示。lm317图二 lm317应用电路图lm337图7 lm337应用电路图方案二：其电源变压器，整流电路，滤波电路大体一致，其稳压电路不同于方案一，其用的是lm7815与lm79157与lm7805三端稳压芯片。其直接输出三路分别为+15v，-15v，+5v的直流电压。省去了调节电位器的麻烦。如图所示：所以我们小组设计时选用了lm7815与lm79157与lm7805三端稳压芯片的方案二。3 总体设计思路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压ui会随着变化。因此，为了维持输出电压ui稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。而本实验我们小组采用的是固定式输出电压的类型。3.1 lm78xx与lm79xx系列集成稳压器的特性简介输出电流 1a 以上。内置过热保护电路。无需外部元件。输出晶体管安全范围保护。内置短路电流限制电路。封装形式一般应用电路 lm78xxlm79xx4 单元电路的设计直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路所组成，各部分电路的形式与作用如下。4.1 电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220v交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。因为要得到输出+15v及0.2a,+5v及1a,-15及0.2a的三个通道。所以选用了电源变压器为双24104.2 桥式整流电路桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压v2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。桥式整流电路4.3 滤波电路整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和rc滤波等。本设计中采用电容滤波电路电容滤波电路分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。这里假设t0时，电容器c已经充电到交流电压v2的最大值（如波形图所示）式中r为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，rc放电时间常数应该满足rc.式中t=20ms4.4稳压电路 在每一路输出端中，分别用了lm7815,lm7805，lm7915三端稳压芯片。于是就得到三个通道分别输出+15v，+5v与-15v的电压。在加上负载电阻75欧，5欧，75欧就得到0.2a,1a0.2a的电流。其中有一路通道多用了一个lm7815其目的输入的电压越高，其发热量就越大。如果从滤波电路输出的电压较高，电路电流较大，可视情况通过两级三端稳压把电压降下来。所以可通过7815先把电路中的电压先降下来。4.5总图5 multisim中的仿真5.1 三通道的电压5.2 三通道所要求的电流7.总结在这次课程设计中，我们小组在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、设计的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在设计，我还学会了很多学习的方法以及相关软件的使用,如multisim。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。我将所学知识运用到设计中，按照设计要求设计电路的参数，在按对应的参数选取元器件，通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。在电路设计中选取最优元件来满